Nicht wissen – macht nix?

Energieeinsparung durch Monitoring

15.3.2016 | Dr.-Ing. Eckehard Fiedler

Forschung und Entwicklung

Inhalt

1. Energie-Effizienz im Wandel

2. Bausteine der energetischen Optimierung

3. Monitoring als zentrales Element

4. Die neue VDI 6041

Caverion 2

Energieeffizienz:vom Wärmeschutzzur Anlagenoptimierung

Thomas Alva Edison,Januar 1880

Ölpreisentwicklung seit 1861-Nominal -Real (2011US dollars)

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1973: Ölkrise1880

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er Ölkrise (1973) be

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Von der Wärmedämmung zum Energiekonzept

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Die

197

gann ein Prozess des Umdenkens, der bis heute andauert.

erordnung (WärmeschutzV 1977) gründete sich auf das

insparungsgesetzes (EnEG):

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cCaverion 5

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Energiesparender W armeschutzbei zu errlchtenden Gebauden

der nach Absatz 2 zu erlassenden Rechts•

Energieeffizienz im Wandel

1. WärmeschutzV 1977

2. WärmeschutzV 1982

3. WärmeschutzV 1995

? Caverion 6

Klimaschutz

cCaverion 7

G

Energieeffizienz im Wandel

1. WärmeschutzV 1977

2. WärmeschutzV 1982

3. WärmeschutzV 1995

EBPD 20022003

EnEV 2002Emissionshandel

2007EnEV

EEWärme 2009EnEV 2009

EnEV 2014

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Caverion

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NiedrigenergiehauserI

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Entwicklung von Forschung und Baupraxisaus dem Bericht zum 6. Energieforschungsprogramm der Bundesregierung (2011)

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cQuelle: Fraunhofer-IBP

Caverion 9

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Forschu

RLT-Anlagen

mit Wärme- Schichten Hybrid-

rückgewin- 9 speicher Kühltürme

nung 7 2

Flächenheiz/kühlsysteme 8

7Brennwert-

kessel 6

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3 4

Wärmepumpen Absorptionskälte

1 Erdsonden / Blockheiz-

Caverion 10 • cFlusswasser kraftwerk

Energieeffizienz durch „optimale“ Anlagentechnik ?

• Hilfsstrom • Warmeverluste • Nutzenergie Warmwasser • Hezworrne

32 KWh/m2a

Passivhaus Wiesbaden: Endenergieverbrauch für Heizung,Warmwasser und Lüftung (Bezug: Wohnfläche)

cCaverion 11

kWh/m2a Messjahr

2000/200160

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Bedarf

en

Betriebseffizienz „realer“ Anlagen

Nutzung

AktuelleHerausforderung

Regelung

Anlag -Bauphysik

Technik

Caverion 12

ere Gebäude

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Anlagenbetrieb heute:

Wir betreiben uns

– energeti

Blindflug.im

Das ist kein Modell

für die Zukunft!

Caverion

Beispiel: Passivhaus (Wiesbaden)

kWh/m²aRohrleitun sverluste

Haushaltsstrom

kWh/m²a

cPrimärenergie !Caverion 14

Quelle: Biene Infodienst

1 0,4 kWh/m2a

1 O, lkWh/m2a

9,2 kWh/m2a

2,7 kWh/m2a

29 ,4 kWh/m2a

Warme Heizung 30kWh/m

Warmwasser

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Strom Hilfsstrom 84

Bouiohr 1997

Anzahl 22 bau leiche Reihenhauser zu Gru en von ie 7 bzw. 8GebaudenWohnflache

0,44 h' (im Mittel)Luftwechsel Blower-door (n50-Wert)

A/V-Verhaltnis

en

Betriebseffizienz

Nutzung

Regelung

Anlag -Bauphysik

Technik

Caverion 15

Energieeffffiizziieennzz

iim Wandel -- Thesen

cCaverion 16

1. Die Optimierung der Bauphysik und Anlagentechnik

kommt zunehmend an die Grenzen des ökonomisch und

technisch Sinnvollen.

2. Gebäudetechnische Anlagen werden immer komplexer.

Effizienz im Betrieb stellt sich nicht mehr „automatisch“ ein,

es sind kontinuierliche Anstrengungen notwendig, um die

Effizienz-Ziele zu erreichen und aufrecht zu erhalten.

3. Innere und äußere Randbedingungen verändern sich im

Lebenszyklus eines Gebäudes. Energiekonzepte gehören

regelmäßig auf den Prüfstand.

Noch mehr Energie sparen,

aber wie?

Verändern

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ÜberwachenEingreifen

Was bedeutet „Energie-Effizienz“

Berechnung des Energiebedarfs.................................11~~· ISO 50001

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Raum

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Primar•Energie

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..Quellen:Din 4701 Teil10.ndenergieVDI 2067 Teil2a1Caverion 18 (Gebaudegrenze)

Verteilung Speicherung

Erzeugung

Beispiel: Rotationswärmetauscher

• Wirkungsgrad ist abhängig von

–

–

–

–

Rad-Drehzahl

Verschleppung

Leckagen

Vereisung

-> Rückwärmzahl steigt beikleinerem Volumenstrom

an (bei 50% Volumenstrom

Φ = 70% -> 80%)

Wie bewerten wir den Betrieb

einer Wärmerückgewinnung?

Was sind Haupteinflussfaktoren?

Caverion

Betriebsüberwachung ?

Caverion

Parameter:

• V-Zuluft

• T-Zuluft-Ein

• T-Zuluft-Aus

• V-Abluft

• T-Abluft-Ein

• T-Abluft-Aus

• Druck

• Drehzahl

• Vereisung ?

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Auswertestrategien ?

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cCaverion

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Wärmerückgewinnung mit Wärmerad

FO Abluft

AU Zuluft

Caverion

Luftgeschwindigkeit Spaltdichtung u = 30m/s

Leckage je mm Spalt V = ~1000 m³/h

∆p ~

500Pa

Leckageraten zwischen

Zu- und Abluft über 20%

sind keine Seltenheit!

Leckagemessung an Wärmerädern

cCaverion

Messen allein genügt nicht…wir benötigen wirksame Kennwerte!

Caverion

Parameter:

V-Zuluft

T-Zuluft-Ein

T-Zuluft-Aus

V-Abluft

T-Abluft-Ein

T-Abluft-Aus

Druck

Drehzahl

Vereisung ?

Komplexität handhabbar machen

Caverion

Monitoring = Beobachten

Begriffe

•

•

•

•

Erfassen

Speichern

Visualisieren

Auswerten

Monitoring =

der Zustände von gebäudetechnischenAnlagen

Man

1.

2.

3.

unterscheidet zwischen:

Anlagenmonitoring

Energiemonitoring

Gebäude / Behaglichkeits-Monitoring

Caverion

Was ist energetisches Monitoring ???

SystematischesErfassen von

Energieverbräuchen

Installation einerseparaten Messtechnik ?

Erfassen und Speichern

der Raumtemperaturen ?

Aufzeichnen aller Daten,

die in der Gebäudeautomation

ohnehin anfallen ?

Caverion

Speichern von Betriebsparametern ?

Technisches Monitoring (z.B. Speichern von Trends) ist heute

bei allen größeren Anlagen Standard.

Aber:

Es ist ein erheblicher, zusätzlicher Aufwand notwendig, um aus

vorhandenenAnlagenparametern energetischeAussagen zu

gewinnen. Nicht selten wird eine spezialisierte Messtechnik

benötigt!

Caverion

Energie ist kein Steuerungsparameter!

Klare Ziele definieren

Die Erfassung von energetischen Daten ist nur sinnvoll, wenn klar

ist, wofür diese genutzt werden können. Es müssen klare Ziele

formuliert werden, aus denen das Meßkonzept

umgekehrt! Benötigt werden:

° Nützliche Energiekennwerte

° Bewährte Erfassungskonzepte

° Konkrete Reaktions-Ziele

abgeleitet wird – nicht

Energetisches Monitoring ist eine Funktion der Gebäudetechnik. Wie

jede andere Technik muss sie frühzeitig und zielgerichtet geplant

werden.

Caverion

Meßstrecken an einer RLT-Anlage

cCaverion 31

• Auswartiges Amt

caver ion

--den-- aDeutsche Energie Agentur

° Fläche: 177.000 m² Bruttogrundfläche

° Energiekostenvorher: 1,95 Mio. €/a

° Einspargarantie: 604.000 €/a (31,1%)

° Investition: 3,0Mio. Euro

° Baukostenzuschuss: 1,2 Mio. Euro

° Haushaltsentlastung: 317.000 €/a

° CO2-Einsparung: 1.780 t/a (22,6%)

averion c° Garantiephase: Sept. 2011–Aug. 2021

Energiespar-Contracting für das Auswärtige Amt (2011-2021)

C

Die neue

VDI 6041

Was leistet die neue VDI 6041?

Definition der wichtigsten Begriffe und Zusammenhänge

Festlegung der Betriebsphasen ERM und LZM:

Caverion 34

Was leistet die neue VDI 6041?

c* Energieeffizienz von Gebäuden – Einfluss von Gebäudeautomation und Gebäudemanagement

Caverion

Es werdeu folgende Qualitats-Kategorieu definiert:

gezeichuet.

Definition von Qualitätsstufen des Monitoring in Anlehnung

an die DIN EN 15232*

Kat 1, Niedrig: Minimaler techni cher Aufwand,

Verweuduug vor allem vorhaudeuer Oaten

Kat 2 Mlttel: Es werden in geringem Umfang zusatz•

liche Sen oreu verweudet, die eine weseutliche

Steigerung der Aussagekraft ermoglicheu

Kat 3, Hoch: Das System verfugt uber eigeue Seuso•

reu. die eine tiefergeheude Analyse des energeti•

schen Verhalteus erlaubeu. Bei kumulierteu Gro•

Schnittstellen / Abgrenzung Ben wird zusatzlich die Momeutauleistuug auf•

zu

° Inbetriebnahme-Management nach VDI 6039

° Betreiben nach VDI 3810

° Planung nach VDI 3814

Was leistet die neue VDI 6041?

Caverion

Vorgabe für Lastenhefte

Anforderungen an Monitoring-Systeme

Konzeption

Planung

Installation

Inbetriebnahme

Betrieb

Arbeitshilfen bei der Ausschreibung von TM-Systemen

Festlegung der Zuständigkeiten

Was leistet die neue VDI 6041 nicht…

cCaverion

Eine Konkretisierung der notwendigen GA-Funktionen

-> VDI 3814 (Gebäudeautomation)

Kostenbewertung, Veränderung der Rahmenbedingungen für

die Planung, Errichtung und Inbetriebnahme von Monitoring-

Systemen

Auflösen von Widerständen:

Transparenz ist nicht bei allen Baubeteiligten erwünscht

Rechtliche Bedenken (Datenschutz)

Fehlende Organisation zur Nutzung der Systeme

Zusammenfassungund Ausblick

Zusammenfassung

° Anlagen werden komplexer: Monitoring und Betriebsüberwa-

chung werden zum Schlüssel für Energieeffizienz.

° Je anspruchsvoller Projekte sind, desto geringer ist die

Chance, Effizienzziele „Schlüsselfertig“ zu erreichen.

° Die neue VDI 6041 definiert die Randbedingungen und Anfor-

derungen an das technische und energetische Monitoring

von Gebäuden.

° Die Richtlinie bietet eine Grundlage, Monitoring in den

Planungs- und Bauablauf sowie den Betrieb zu integrieren.

Caverion

Ausblick

Weitere Schritte sind notwendig, um Monitoring als obliga-

torische Bauleistung zu verankern (z.B. Erweiterung der VDI

3814).

Einheitliche Standards zum Austausch von Energiedaten

zwischen Anlagenteilen fehlen weitgehend.

Es besteht noch erheblicher Forschungsbedarf, damit Monito-

ring zuverlässig, einfach handhabbar und wirksam wird. Hier

sind Prozeßspezialisten und Anlagenbauer gefragt, Ihr Know-

How in Form von best-practice Beispielen und Planungshilfen

niederzulegen.

Caverion

Vielen Dankfür IhreAufmerksamkeit